简易手机投影仪制作方法

现在的手机千变万化，但是功能却大同小异。自从乔布斯带来了iPhone，手机基本上就看不到键盘了，看上去更像个小小的显示器……不过，屏幕再大，追剧什么的也不爽，你可以DIY一个小巧的盒子，把手机变成一个随身携带的投影机。

本项目仅根据原理制作，实际效果仅供参考

手机投影原理

无论是真正的投影机，还是今天要做的这个手机投影盒子，其实原理都很简单，那就是“凸透镜成像”，这个在中学物理中就介绍过了：当物体放在凸透镜焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，还有个口诀：物（距）远像（距）近小，物近像远大。投影机就是通过调整镜头与投射源之间的距离，来改变投射影像大小的。

投影机的原理

说到投射源，目前投影机有多种类型，常见的是LCD和DLP两种。DLP（Digital Light Processing，数字光处理）技术是德州仪器公司的专利，其核心是一片数字微镜芯片，这是一个排列着无数“小镜子”的芯片，每一个像素对应着一个“小镜子”，它依靠的不是改变入射光线的偏振态或者自身发光状态，而是调整特定位置微反射镜的反射角度——如果需要某些像素的位置发光，就驱动小镜子，让光线反射向镜头，从而在屏幕上出现图像。显然，DLP的工作方式太高端，不适合DIY制作。而LCD投影机技术就简单得多，特别是现在很多DIYer常常使用的单片式LCD投影机的原理：用LCD屏幕作为透光屏幕，直接将影像通过镜头投射到屏幕上。

所以，我用一只手机作为投射源，这样也不用考虑什么光源、散热等问题了，唯一的遗憾是，手机屏幕的亮度不算太高，经过散射和镜头折射后，投射出来的亮度有限了，只能在较暗的环境下使用。

简易投影盒子内部结构示意图

设计和材料选择

基于上面的原理，我们可以把“投影机”极简化：把手机作为投射源，镜头使用单片凸透镜或一片菲涅尔透镜，一面校正倒像的反光镜，再加上一个小巧轻便的盒子就OK啦。

投射源——手机

LED投影机的解析度是由LED屏幕的分辨率决定的，要用手机作为LED投影机的投射源，一个屏幕大、亮度高、分辨率高的手机是必要的。我使用了由OPPO赞助的OPPO Find 5手机作为LED投射源，它有一个5英寸1080p的屏幕，分辨率为1920×1080，像素密度达41ppi（Pixels per inch，每英寸所拥有的像素数），通过透镜折射放大后，更能体现出画质细腻的优势。由于我们要制作一台使用投射光源的投影机，全部光源都来自手机屏幕自身的光源，而OPPO Find 5手机的屏幕亮度达到480流明，投影效果还是不错的。此外，OPPO Find 5手机的整个正面几乎被屏幕占据，边框只有3.25毫米，因此可以把盒子做的尽量小巧，减少光的散射，非常适合作为手机投射源。

投射源： OPPO Find 5 手机

透镜

因为大大简化了结构，如果使用普通的凸透镜，会出现边角变暗、模糊的现象。这是因为光的折射只发生在介质的交界面，凸透镜片较厚，光在玻璃中直线传播的部分会使得光线衰减。如果可以去掉直线传播的部分，只保留发生折射的曲面，便能省下大量材料同时达到相同的聚光效果。菲涅耳透镜就是采用这种原理的。菲涅尔透镜看上去像一片有无数多个同心圆纹路（即菲涅耳带）的玻璃，却能达到凸透镜的效果，如果投射光源是平行光，汇聚投射后能够保持图像各处亮度的一致，所以我采用菲尼尔透镜作为投影机的镜头。

菲涅尔透镜v.s.普通凸透镜

反光镜

凸透镜成像是倒立的实像，虽然现在的手机画面具有180°旋转功能，但是不能左右翻转，所以要看到正常的文字和画面，用一个小小镜子解决吧。

盒子

要想把手机投影做到最小，就根据手机的外形尺寸和菲涅尔镜的焦距，计算好最佳的尺寸。至于盒子，硬卡纸、废纸盒、PVC塑料什么的都可以，原则是尽量不漏光、内壁也不能反光。

投影盒子结构3D图

制作材料

菲涅尔透镜、镜子、轻木片、不织布

外壳材料是3mm厚的不织布，内衬一个手机/反光镜安装支架，使用3mm轻木板材制作。

制作过程

首先根据事先计算好的物距，设计好的盒子大小，用卡纸制作好盒子各个部分的模板。笔者测试发现，反光镜到菲涅尔透镜的距离在7CM左右为宜，这样在1.5的距离上能够投出大约20寸的较清晰图像。

首先用实现准备好的纸壳模板，在不织布上画出各部分的轮廓，用剪子剪下来。

给菲涅尔镜头挖出窟窿，以便固定镜片（有纹路的一面朝向盒子内部）。

盒子的两个侧面与盒体之间采用缝合工艺，祭出大杀器——缝纫机。

用轻木板材制作一个反光镜支架，底部用来放置手机。

给前面的菲尼尔透镜也做个边框，以便支撑盒子，严丝合缝。

盒子基本成型。

怎么让它的合盖更加美观呢？用金属扣子——需要用锤子才能搞定。

解决了盒盖问题，再把手机/反光镜支架放入盒子，就大功告成啦！

看看最后的样子吧！

投影盒子做好了，将手机固定在手机底板位置怎么控制手机呢？可以使用蓝牙鼠标，如果你的手机和操作系统支持蓝牙传输的话。

改进空间首先是盒子的材质，如果有可能，可以使用更结实的材料，比如木材或机玻璃材料加工，用黑色遮光布制作内衬。现在由于盒子的大小固定，物距不可调，前端的菲涅尔镜如果可以前后移动，可以调整投出影像的大小，当然，最清楚的投影距离（像距）还得靠你的移动。